MegaD-16M-XT - подсветка выключателей и не только

31/12/2022 17:47:13

Пользователи часто задают мне один и тот же вопрос: "как при наличии автоматики организовать подсветку выключателей?"
"Ну, если коротко... никак" - отвечал я, стараясь не вдаваться в детали. Ведь за этой на первый взгляд простой задачей скрывается немало сложностей. Основных же проблем три.

1. Штатные диоды подсветки в стандартных выключателях рассчитаны на напряжение 230В
2. В большинстве выключателей (не во всех!) диоды подсветки подключены параллельно коммутируемым контактам
3. Каким образом при использовании кнопок (выключателей без фиксации, с пружинками) обеспечить требуемую логику работы подсветки

Использовать родную подсветку выключателей со "стандартными" входами контроллера MegaD-2561, к которым, собственно, и подключаются кнопки, нельзя. Напряжение на клеммах входов низкое, а кнопка замыкает контакты только в момент нажатия. В остальное время цепь входа всегда разомкнута. Ну а даже если бы это и было возможно теоретически, как задавать логику работы? Одним нужно, чтобы подсветка клавиш горела при выключенном свете. Для других подсветка должна быть индикатором включенной группы освещения. Ну а кому-то хочется, чтобы диоды включались только в темное время суток независимо от состояния освещения или вообще выполняли какую-то дополнительную сигнальную функцию.

Другая обозначенная выше проблема - схема подключения диодов в механизме выключателей. Те выключатели, где диоды жестко подключены параллельно контактам, не подойдут. Их нужно будет переделывать. Необходимо, чтобы от диода подсветки было выведено два собственных провода, никак не связанных с контактами кнопки. Только при таком условии возможно управлять диодами независимо от текущего состояния механики кнопки. Переделка выключателей несложная, но требует некоторых усилий. К счастью на рынке есть выключатели, где ничего переделывать не нужно. В сериях Legrand Etika и Legrand Structura подсветка реализована совершенно изумительным образом. Диод с припаянными к нему проводами выполнен здесь в виде внешнего элемента. Его можно подключить к отдельной от выключателя цепи. К тому же родной Legrand'овский диод для 230В в данном случае легко заменить на свой, под другое напряжение. Об это чуть ниже.

Кнопка Legrand Etika с подсветкой (вид с обратной стороны)
Светодиод легкосъемный с отдельными выводами для подключения

В принципе можно подключить штатную подсветку, рассчитанную на напряжение 230В, параллельно силовому выходу (реле, симистору), но тогда она жестко будет связана с определенной группой освещения. Включен свет - включена подсветка. Если нужно наоборот, то иногда допустимо использовать NC (нормально-замкнутые) клеммы релейных выходов. Только вот NC-группы у выходов есть не во всех блоках. Например, в моноблоке MegaD-2561-31I15O-RTC-PoE NC группа есть только у половины выходов. И такая схема будет работать только с реле и, скажем, не будет работать с симисторами, диммерами, мосфетами. К тому же в обоих описанных случаях нельзя управлять подсветкой по какому-то собственному алгоритму, независимо от включения и выключения освещения.
Конечно, можно реализовать и полностью независимое управление, используя имеющиеся в линейке модули, предназначенные для управления силовыми нагрузками. Однако решение такое кажется чрезмерно расточительным и дорогим. Включать единичные маломощные диодики с помощью 16А реле? Помимо всего прочего, силовые блоки будут занимать в щитке слишком много места.

Расширитель MegaD-16M-XT

Для решения этой проблемы был разработан новый модуль MegaD-16M-XT.

Расширитель MegaD-16M-XT - 16 ШИМ каналов AC/DC 0.13A
Индикация на лицевой панели отсутствует для снижения стоимости модуля

Вот его основные характеристики:

• 16 независимых выходов
• Корпус 4-DIN
• Каждый выход может коммутировать как постоянный (DC), так и переменный ток (AC, до 400В)
• Максимальный ток коммутации 0.13А на канал
• Интерфейс подключения - I2C (расширитель)
• Питание +3.3В
• Построен на микросхеме PCA9685 - каждый выход можно диммировать
• Изменяемый с помощью DIP-переключателей I2C-адрес (при использовании других контроллеров)
• Невысокая цена

MegaD-16M-XT - это своего рода аналог уже существующих модулей на микросхеме PCA9685: силовых расширителей MegaD-16PWM и MegaD-16U-XT. А значит все функциональные возможности, которые реализованы для данных расширителей в контроллере MegaD-2561, будут доступны и для нового модуля.
Главное отличие MegaD-16M-XT от упомянутых расширителей в том, что на всех 16 выходах смонтированы миниатюрные твердотельные реле, которые позволяют любому выходу коммутировать как постоянное (12В-24В или другое), так и переменное напряжение 230В. Отсюда и буква "M" в названии модуля: Mosfet Solid State Relay, МОП-реле, опто-Мосфет, Металл-оксид-полупроводник. Таким образом, MegaD-16M-XT является универсальным решением, позволяющим включать как штатные диоды подсветки, рассчитанные на 230В, так и нештатные, предназначенные для другого напряжения. Причем все выходы абсолютно независимы друг от друга. Один порт, к примеру, может коммутировать "постоянку" 12В, а другой "переменку" 230В без необходимости что-то менять в аппаратной конфигурации. При этом модуль выполнен в компактном корпусе и занимает минимум места в щитке. Немаловажно и то, что все выходы диммируемые. А значит возможно управлять не только включением и выключением подсветки, но также и ее яркостью. Например, в дневное и вечернее время яркость может быть максимальной, а в ночное - минимальной. Уровень яркости можно менять в диапазоне от 0 до 4095 (12 бит). При необходимости такая управляемая подсветка может выполнять информационную функцию, сигнализируя пользователя о каких-то событиях. Например, сообщать об аварийной ситуации: утечке газа, протечке воды.

Плата модуля MegaD-16M-XT. Клемма для подключения шины I2C безвинтовая, с нажимными рычажками
Это сделано для того, чтобы минимизировать риск случайного подключения высокого напряжения к сигнальным клеммам

Способность модуля MegaD-16M-XT коммутировать любое напряжение предоставляет пользователям возможность выбора диодов подсветки. Наверное, не всем захочется подводить к выключателям 230В. В особенности, если для подключения используется витая пара. К тому же фирменные Legrand'овские диоды при работе от сети 230В моргают с частотой 25Гц из-за наличия помимо мегаомного токоограничивающего резистора еще и выпрямительного диода 1N4007. За пластиковым полупрозрачны рассеивателем лицевых клавиш это практически не заметно, но все же. Да и резистор подобран производителем таким образом, что светится диод довольно тускло и возможности увеличить его яркость без переделки нет.
Но можно использовать любые похожие диоды. Например, берем копеечный белый FYL-3014UWC и подключаем его к постоянному току 12В, ограничив максимальную яркость резистором нужного номинала. Для данного диода сопротивление токоограничивающего резистора должно быть не менее 430 Ом. Правда при таком сопротивлении диод светится настолько ярко, что свет от подсветки будет пробиваться сквозь все щели выключателя. Поэтому оптимальным будет использовать сопротивление в диапазоне 4,7К-15К. С резистором 4,7кОм диод не будет освещать комнату ночью, но способен светиться намного ярче Legrand'овского. А нужный уровень яркости задается изменением значения ШИМ того выхода MegaD-16M-XT, к которому подключен диод.

Не только подсветка

С помощью MegaD-16M-XT, разумеется, можно управлять не только подсветкой выключателей. В домашней автоматизации часто используется другое оборудование, которое также допустимо подключать к твердотельным реле выходов MegaD-16M-XT. Вот несколько примеров:

• Контакторы или внешние реле
• Шаровые краны с электроприводом
• Электромеханические клапаны (автополива, наполнения емкостей и т.д.)
• Приводы 3-х ходовых смесителей
• Сервоприводы системы отопления
• Электрозамки
• Маломощные лампы для 230В (в т.ч. диммируемые) или небольшие отрезки лент 12В-24В

Одним словом, управлять можно любыми приборами, мощность которых не превышает возможности встроенных твердотельных реле. Ключевой параметр тут - максимальный ток коммутации.
В стандартной версии MegaD-16M-XT максимальный ток коммутации составляет 0.13А (130мА) на каждый канал. Очень важно найти в документации на подключаемое оборудование потребляемый ток. Причем ориентироваться нужно не на номинальное потребление, а на максимальное (пиковое). Если потребляемый прибором ток длительно будет превышать 0.13А, то твердотельное реле выйдет из строя и его потребуется менять.

К модулю MegaD-16M-XT можно подключать не только клапаны, приводы и контакторы, но также лампы для освещения! Твердотельные реле модуля вполне потянут отдельные светодиодные лампы и даже светильники с несколькими лампами. Например, среднестатистическая 5-ваттная светодиодная лампа на 230В потребляет ток порядка 25мА. А значит к одному каналу (максимальный ток 130мА) допустимо подключить до 3-4 таких ламп. Следует только выбирать качественные лампы, у которых нет существенных стартовых токов (!) из-за которых твердотельное реле при включении может выйти из строя.
Более того, MegaD-16M-XT позволяет управлять яркостью диммируемых лампам. Правда, как и в случае с диммерами для моноблока или модулем MegaD-8I7O-SD, не все диммируемые лампы работают одинакого хорошо. Но большая часть из протестированных ламп с пометкой dimmable, особенно среди филаментных, достаточно уверенно и ровно диммировалась почти во всем диапазоне. Необходимо только указать достаточно высокую частоту ШИМ в поле Freq в настройках SDA порта расширителя. Например, 1000 Герц или больше. Можно поэспериментировать. Разные модели ламп по-разному ведут себя в зависимости от выбранной частоты ШИМ.

МОП-реле с током коммутации 0.13А (AC/DC), которые используются в MegaD-16M-XT, конечно, не самые мощные, но они позволяют управлять пожалуй большинством бытовых приводов и клапанов. Особенно рассчитанных на напряжение 230В. Но если клапан или привод предназначен для работы с меньшим напряжением, например, 12В-24В, то зачастую максимальный ток потребления превышает 130мА. Для таких случаев была выпущена специальная версия модуля с индексом MegaD-16MP-XT.

MegaD-16MP-XT - это чуть более дорогой модуль, в котором установлены твердотельные реле повышенной мощности (G3VM-61VY2 от Omron). Отсюда буква "P" в индексе модуля. "P' - значит "power", силовой. Максимальный ток коммутации составляет 0,5А (500мА) на каждый канал. Этого будет достаточно, чтобы закрыть вопрос с подключением низковольтных приводов и клапанов средней мощности. Правда модуль в таком исполнении может коммутировать только напряжение до 60В. Переменный ток с напряжением 230В к модулю в данном исполнении подключать нельзя.

Плата MegaD-16MP-XT с более-мощными МОП-реле G3VM-61VY2 - 0.5A / 60В на канал

Ну а что, если максимальное потребление какого-нибудь прибора составляет более 0.5А. И на это есть ответ! Плата модуля MegaD-16M-XT разработана таким образом, чтобы иметь возможность устанавливать в каналы твердотельные реле различных типоразмеров. Поэтому в случае необходимости и по желанию заказчика, любое стандартное МОП-реле как в модуле MegaD-16M-XT, так и в MegaD-16MP-XT может быть заменено на мощное MOSFET-реле G3VM-41DY1 от Omron с током коммутации до 2А (напряжение до 40В).

Твердотельное реле G3VM-41DY1 (2А / 40В) устанавливается в модули MegaD-16M/P-XT по желанию заказчика

Так как это дорогостоящий компонент, делать отдельный вариант модуля MegaD-16M-XT с подобными реле на всех 16 выходах мы сочли нецелесообразным. При необходимости коммутации больших токов проще и не слишком дороже уже использовать силовые MegaD-16PWM и MegaD-16U-XT, для которых доступны мосфеты, рассчитанные на ток до 8А. Но в тех ситуациях, когда из 16 каналов нужно иметь только 1-2 мощностью до 2А, вариант индивидуальной установки компонента G3VM-41DY1 в модули стандартного исполнения является вполне разумным.

 

Автор: Andrey_B
Любое использование материалов сайта возможно только с разрешения автора и с обязательным указанием источника.

---

Добавить комментарий:

Имя

Е-mail(необязательно, не отображается на сайте)

Комментарий

---

Сортировка комментариев: Последние сверху | Первые сверху

2022-12-31 17:47:41 | Ruslan
Хорошее вышло поздравление сообщества с Новым Годом, полезное.
Эх, жаль, что у меня в момент проектирования и исполнения проекта не было еще такой полезной штуковины... Пришлось задействовать обычные релейные выходы.

Так держать!

2022-12-31 18:55:11 | Andrey_B
Ruslan, спасибо! ;)

2023-01-03 16:20:55 | Alido
Шикарный модуль. И как упомянул Руслан, жаль, что про него не знали раньше :) Теперь буду думать, как сделать индивидуальную разводку с общих клеммников подсветки выключателей: очень уж заманчивая функциональность :)

2023-01-18 19:37:08 | Иван
А какие реле стоят в базовой версии?

2023-01-18 21:52:41 | Andrey_B
Иван, KAQY214S.

2023-02-11 17:07:03 | Андрей
Офигенный девайс ! Год назад , когда у меня не хватало выходов меги для подключения клапанов полива теплиц, мне пришлось покупать ещё одну мегу, заказывать исполнительные модули (красная плата 4 канала на полевых транзисторах). А тут все в одном : и выходы и реле ... Так ещё и диммируется ... А я тут лежу голову ломаю : как мне реализовать управление диммируемыми светодиодными лампами (5-12Вт 220В) , так ещё и диммируемые порты искать ...

2023-02-18 17:17:10 | sergt78
Решение отличное, если только к выключателю идет дополнительная пара.
Вопрос: у меня к выключателям идет кабель 31,5. Два провода использую для подключения к стандартному входу MegaD-2561-31I15O-RTC, 3-й провод висит в воздухе, ну по подключен к земле как защитный для трассы. Хотя что ей будет в стене.
Можно ли использовать его для подключению к порту MegaD-16M-XT, а землю (раз земли уже объединены между MegaD-2561-31I15O-RTC и MegaD-16M-XT) использовать от пары управления? или придется увеличить сечение провода который объединяет землю блоков ?

2023-02-19 13:00:47 | Andrey_B
sergt78, если светодиод подсветки рассчитан на постоянный ток с напряжением, скажем, 12В, то общую землю использовать можно. Но если это 230В переменного тока, то рабочий ноль с землей объединять нельзя.

2023-03-17 01:23:52 | P_Dmitrij
Очень нужный модуль, отличное решение! Андрей, есть еще одно применение, которое не упомянуто в статье - это имитация нажатий управляющих кнопок. Это и Reset на оборудовании и всяческие кнопки сброса ошибок, выборов режимов и тд и тп. На том же частотнике замкнуть управляющий контакт, чтобы включить или выключить насос. Или даже кнопки от какого-нибудь хитрого пульта ДУ подцепить. Я уж думал самому что-то сколхозить, уж очень жалко порты от MegaD-14-R на такое расходовать. Как только вернусь к строительству дома, сразу несколько штук докуплю :)

2026-09-24 19:55:11 | Юрий
Я что-то не могу нигде найти информацию о том, как к этому модулю нагрузку подключать. Подскажите пожалуйста как будет выглядеть схема подключения для 230В AC и 24B DC :)

2026-09-24 22:05:06 | Andrey_B
Юрий, схема подключения точно такая же, как к любому другому модулю. Выход коммутирует внешнюю цепь. Твердотельное реле стоит в разрыве цепи, как обычный выключатель. Напряжение сети с точки зрения схемы подключения значения не имеет. Но имеет значение величина тока. Твердотельное реле может коммутировать нагрузку до 0.13А.